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综述：面向环保型柔性超级电容器的纤维素基材料：化学性质与设计原理

2025-12-01

在全球追求绿色低碳的今天，我们对可持续、环保的储能技术需求愈发迫切。在此背景下，一种源自自然的材料——纤维素基材料，正成为柔性超级电容器领域一颗引人瞩目的新星。尽管柔性超级电容器因其柔韧、轻薄等特点被寄予厚望，但它仍面临能量密度不足、环境适应性差、安全性难保证等瓶颈，限制了其大规模应用。目前，学术界还缺乏一篇能够系统揭示纤维素材料的“化学特性”与其在器件中“性能表现”之间内在联系的权威综述。这正是我们开展本研究的初衷。为了填补这一空白，我们对纤维素及其衍生物进行了一次全面的归纳。我们不仅总结了它的物理化学特性和组装方法，更深入梳理了其通过氧化、酯化、接枝聚合等化学手段实现功能化的路径，揭示了它如何从一种普通的生物质材料，变身成为性能优异的储能组件。更重要的是，本综述如同一张“应用地图”，详细展示了各种纤维素材料如何被精准应用于柔性超级电容器的电极、电解质、隔膜、粘结剂等关键部件中，并阐释了其“结构-功能”的内在关系。最后，面对纤维素基柔性超级电容器大规模应用仍处于初期的现状，我们前瞻性地提出了“化学-性能-可持续性”三位一体的设计框架。这不仅是为了解决当前器件存在的局限，更是为了为下一代真正绿色、高性能的柔性超级电容器绘制清晰的发展路线图。我们相信，通过厘清“化学结构”决定“器件性能”，并最终实现“环境可持续”的逻辑链条，将有力推动柔性电子技术向着更绿色、更实用的方向迈进。